摘要：随着材料多尺度问题的认识与提高,新材料设计的构效关系已经远远超越了结构-性能关联,而是往更加本质的体系自由度及其耦合机制方向深入拓展。新材料设计需要从材料的量子本质明确其性质来源。介尺度结构的动态演变过程表现出了丰富的量子效应,同时材料中的电荷、自旋、轨道、晶格、缺陷、掺杂等自由度及其耦合是材料丰富功能的本质起源。基于介尺度动态结构演变的思想,建立从“分立结构”到“动态结构”到“多尺度多层次结构”的新材料设计思路,基于多自由度耦合范式建立多自由度耦合、解耦的模型,定性、定量、定位地表达各种相互作用对功能材料性质的贡献,是实现功能新材料量子设计的有效途径。重点论述了介尺度设计功能新材料的最新研究进展,特别集中于团簇、量子点、量子材料、稀土基材料等介尺度调控及其特殊性能。

摘要：采用锆钛酸铅陶瓷基环氧树脂1-3复合压电材料,制作了一种64(8×8)阵元二维面阵超声换能器,并对其进行性能研究。实验测试表明:二维面阵超声换能器一致性良好,回波带宽为40.8%,中心频率为5.0 MHz,与理论设计的3.5 MHz中心频率保持基本一致。对二维面阵超声换能器的声场进行仿真模拟和表征,验证了该超声换能器产生聚焦声场和涡旋声场的能力。

摘要：氧电催化反应的活性与析氧反应和氧还原反应的热动力学驱动机制密切相关。从多自由度角度考虑,包括系统自由度和量子自由度两方面。系统自由度包括形貌工程、晶格工程和配位工程等,量子自由度包括电子自旋、轨道耦合和分子键自由度等,本质均是调节活性中心和中间体分子的轨道耦合强度。因此,突破中间体自身吸附自由能的线性关系,寻找新的氧耦联路径是提高氧电催化反应活性的一个关键方向。同时,控制活性中心和惰性中间体的分子轨道,实现质子化和脱质子化的过程也是提高反应活性的有效途径。这些新思路将有助于设计高效的催化剂,为能源领域的可持续发展做出贡献。